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inrichtung zum Trennen und Abscheiden von in einem Medium suspendierten
Stoffen mittels Fliehkraft Zusatz zun Patent ... (Patentanmeldung P 21 60 415.9)
Die Erfindung bezlent sich auf eine Einrichtung zum Trennen und/oder Abscheiden
von in einem gasförmigen oder flüssigen Medium suspendierten Stoffen mit Fliehkraft,
wobei die abzuscheidenden Stoffe axial ausgetragen werden und ein gekrümmter Strömungskanal
an seiner konkaven Seite mit einer Abströmkante, einer an diese sich auschließenden,
in die konkave Krümmung des Strömungskanals ragenden, vorzugsweise im Querschnitt
etwa halbkreisförmigen Wirbelzone und einer zwischen dieser und dem Strömungskanal
befindlichen Anströmkante ausgestattet ist.
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Auf diese Weise wird nach dem Hauptpatent ein selbst stabilisierendes
und weitgehend sekundärstömungdfreies Fliehkraftfeld mit hoher Fliehkraftwirkung
geschaffen. Die im Strömungsmediii suspendierten, zu trennenden und/oder abzuscheidenden
Stoffteilchen oder Partikel. gelangen peripher und demzufolge weitgehend gleichmäßig
über einen langen Krümmungsweg verteilt in den Wirbel. Das ergibt bei einem verhältnismäßij>
geringen Energiebedarf eine große Abscheideleistung. Die ursprünglich gleichmäßig
verteilte Suspension von Stoffteilenen in dem zu reinigenden oder zu bearbeitenden
Medium wird von der zentrifugierenden Wirkung in Strömungszonen mit stärkeren und
schwächeren Stoffkonzentrationen aufgebeilt. Dab entstehen in dem ein Fliehkraftfeld
darstellenden stehenden Wirbel mit den zu trennenden und/oder abzuscheidenlen Stoffen
angereicherte und von diesen freie Zonen. Die mit den Stoffen angereicherten Zonen
befinden sich an der Peripherie des Fliehkraftfeldes,
die zu trennenden
oder abzuscheidenden Stoffe werden aus diesen Zonen axial ausgetragen. Im Wirbelkern
entstehen von den suspendierten Stoffen freie Zonen, aus denen das gereinigte oder
bearbeitete Medium abgesaugt wird.
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Die Erfindung erstrebt eine Verbesserung der Wirkungsweise dieser
Einrichtung, insbesondere eine Verstärkung des Fliehkraftfeldes mit stärkerem Potentialwirbelcharakter.
Das wird mit der Erfindung bei einer in der eingangs beschriebenen Weise gestalteten
Einrichtung dadurch erreicht, daß in der Wirbelzone eine mit regelbaren Drehzahlen
umlaufend angetriebene Walze vorgesehen ist.
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Mit der umlaufenden Walze wird das Flichkraftfeld in der Wirbelzone
verstärkt und damit das Herausbilden des Potentialwirbelcharakters gefördert. Zugleich
stützt und beschleunigt gegebenenfalls die umlaufende Walze die Hauptströmung, so
daß deren Antrieb unterstützt oder von der Walzo übernommen wird. Die Erfindung
hat den weiteren Vorteil, daß mit der regelbaren Drehzahl die Abscheidewirkung in
der Wirbelzone gesteuert werden kann.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß gegenüber einer
oder beiden Stirnseiten der Walze eine in die Wirbelzone ragende AbsauOleitung angeordnet
ist und daß zwischen deren Mündung urci der Stirnseite der Walze ein ringförmiger
Absaugspalt vorgesehen ist. Die Absaugöffnungen befinden sich dann in vorteilhafter
Weise an cien axialen Begrenzungen derWirbelzone bzw. Wirbelkammer außerhalb des
Sekundärstömungsbereicheis.
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Eiiie Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Walze hohl aus
bildet und mit Durchtrittsöffnungen für das strömende Medium versehen ist sowie
an einer oder beiden Stirnseiten eine Austrittsöffnung für das gereinigte oder bearbeitete
Medium aufweist. Der außerhalb der Walze befindliche Raum in der Wirbelzone steht
dann uneingeschränkt zum Anreichern des Strömenden Mediums mit den zu trennenden
und/oder abzuscheidenden Stoffteilchen oder Partikel zur Verfügung.
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Erfindungsgemäß kann die walze an einen oder beiden Enden mit Endscheiben
ausgestattet sein. Die Endscheiben üben eine Schleuderwirkung auf die abzuscheidenden
und auszutragenden Stoffteilchen oder Partikel aus und unterstützen auf diese Weise
den Trenn- oder Abscheidevorgang.
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Außerdem verringern die Endsclleiben die Sekundärströmungsverluste
an den beiden axielen Begrenungen der Wirbelzone bzw. Wirbelkammer.
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Eine bauliche VereinfachunG wird mit der Erfindung dadurch erreicht,
daß die Walze mit einem das strömende Medium absaugenden Axial- oder Radialgebläse
gekoppelt ist. Die Walze kann auch nach einem anderen Erfindungsmerkmal mittels
eines drehzahlregelbaren Motors angetrieben werden. Zwischen der Walze und ihrem
Antriebsmittcl kann ein Unter-oder Übersetzungsgebriebe vorgesehen werden, mit dem
der Walze die für den Jeweiligen Trenn- oder Abscheidevorgang günstigste Ulnlaufgeschwin
digkeit erteilt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht.
Es zeigen: Abb. 1 in perspektivischer Darstellung und teilweise im Schnitt einen
gekrümmten Strömungskanal mit einer im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Wirbelzone,
in deren Mitte eine umlaufend angetriebene Walze vorgesehen ist und Abb. 2 ebenfalls
in perspektivischer Darstellung und teilweise im Schnitt einen gekrümmten Strömungskanal
mit einer im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Wirbelzone und einer anderen Ausführungsform
einer in deren Mitte angeordneten umlaufenden Walze.
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Zum Trennen und/oder Abscheiden von in einem gasförmigen oder flüssigen
Medium suspendierten Stoffen mittels Fliehkraft, wobei die abzuscheidenden
Stoffe
axial ausgetragen werden, wird bei dem Ausführungsbeispiel nach der Abbildung 1
das zu reinigende oder zu behandelnde strömende Medium durch einen gekrümmten Strötnungskanal
15 geführt. Dieser ist an seiner konkaven Seite mit einer scharfen Abströmkante
16, einer an diese sich anschließenden, in die konkave Krümmung des Strömungskanals
ragenden, im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Wirbelzone 17 und einer zwischen
dieser und dem Strömungskanal befindlichen scharfen Anströmkante 18 ausgestattet.
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In der Mitte der Wirbelzone 17 ist eine mit regelbaren Drehzahlen
umlaufend angetriebene Walze 25 vorgesehen. Gegenüber der Stirnseite 39 der Walze
ist eine in die Wirbelzone ragende Absaugleitung 23 angeordnet, zwischen deren MUndung
und der Stirnseite der Walze ein ringförmiger Absaugspalt 40 vorgesehen ist. Auch
gegenüber oder nur gegenüber der unteren Stirnseite der Walze kann eine in die Wirbelzone
ragende Absaugleitung angeordnet werden, zwischen deren Mündung und der Stirnseite
der Walze ein ringförmiger Absaugspalt vorzusehen ist. Die Walze ist an ihrem unteren
Ende mit einer Endscheibe 26 ausgestattet. Abweichend vom dargestellten Ausführungabeispiel
kann auch das obere Ende oder nur das obere Ende der Walze mit einer Endscheibe
versehen werden.
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Die Walze kann mit einem nicht dargestellten, das strömende Medium
absaugenden Axial- oder Radialgebläse gekoppelt sein oder mittels eines drehzahlregelbaren
Motors, beispielsweise Elektromotors oder einer Brennkraftmaschine, angetrieben
werden. Zwischen der Walze und ihrem Antriebsmittel kann ein Unter- oder ttbe rsetzungsget
riebe vorgesehen sein.
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Das zu reinigende oder zu behandelnde gasförmige oder flüssige Medium
wird in eine gekrümmte Hauptströmung 19 geleitet und erzeugt an deren konkaver Seite
an der Abströmkante 16 vorbeiströmend einen über die gesamte Breite des strömenden
Mediums reichenden stehenden Wirbel 20, der mit einem Teil seines äußeren Bereiches
an der Hauptströmung 19 anliegt bzw. in diese übergeht. Die an der Peripherie des
Wirbels 20 sich ansammelnden zu trennenden oder abzuscheidenden Stoffteilchen oder
Partikel verlassen die Wirbelzone axial durch untere Austrittsöffnungen
21,
während der im Wirbelkern befindliche, von den zu trennenden oder abauscheidenden
Stoffen befreite Teil des strömenden Mediums die Wirbelzone ebenfalls axial in den
Pfeilrichtungen f durch den ringförmigen Absaugspalt 40 und die Absaugleitung 23
verläßt. Der Strörnungskanal 15 ist gleichfalls mit unteren Austrittsöffnungen 24
ausgestattet, durch die aus der Hauptströmung abzuscheidende Stoffteilchen oder
Partikel austreten können. Statt der Austrittsöffnungen 21 kann ein ringförmiger
Austrittsspalt verwendet werden.
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Bei dem Ausfünrungsbeispiel nach der Abbildung 2 wird das zu reinigende
oder zu behandelnde Medium durch einen gekrümmten Strömungskanal 27 geführt. Der
Strömungskanal ist an seiner konkaven Seite mit einer scharfen Abströmkante 28,
einer an diese sich anschließenden, in die konkave Krümmung des Strömungskanals
ragenden, im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Wirbelzone 29 und einer zwischen
dieser und dem Strömungskanal befindlichen scharfen Anströmkante 30 ausgestattet.
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In der Wirbelzone 29 befindet sich eine mit regelbaren Drehzahlen
umlaufend angetriebene Walze 53. Die Walze ist hohl aussebildet und mit Durchtrittsöffnungen
54 für das strömende Medium versehen. An der oberen Stirnseite weist die Walze eine
Austrittsöffnung 35 für das gereinigte oder bearbeitete Medium auf. Abweichend vom
dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch die untere oder nur die untere Stirn~
seite der Walze 33 mit einer Austrittsöffnung für das gereinigte oder bearbeitete
Medium versehen sein.
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Die Walze 33 ist am unteren Ende mit einer Endscheibe 36 versehen.
Abweichend vom Ausftihrungsbeispiel kann auch das obere oder nur'das obere binde
der Walze mit einer Endscheibe ausgestattet werden. Die Walze ist mit einem nicht
gezeichneten, das strömende Medium ab saugenden Axialoder' Radialgebläse gekoppelt.
Sie kann aber auch mittels eines drehzahlregelbaren Motors, beispielsweise Elektromotors
oder einer Brennkrlftmasciline, angetrieben werden. Zwischen der Walze und ihrem
Antriebsmittel kann ein Unter- oder übersetzungsgetriebe vorgesehen sein.
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Das zu reinigende oder zu behandelnde gasförmige oder flüssige Medium
wird in eine gekrümmte Hauptströmung 31 geleitet und erzeugt an deren konkaver Seite
an der Abströmknte 28 vorbeiströmend einen über die gesamt. Breite des strömenden
Mediums reichenden stehenden Wirbel 32, der mit einem Teil seines äußeren Bereiches
an der Hauptströmung 31 anliegt bzw. in diese übergeht. Die an der Peripherie des
Wirbels 32 sich sammelnden zu trennenden oder abzuscheidenden Stoffteilchen oder
Partikel verlassen die Wirbelzone axial durch untere Austrittsöffnungen 37, während
der im Wirbelkern befindliche, von den zu trennenden oder abzuscheidenden Stoffen
befreite Teil des strömenden Mediums durch die Durchtrittsöffnungen 34 in das Innere
der hohlen Walze 33 gelangt, um von da axial in der Pfeilrichtung a durch die Austrittsöffnung
35 auszutreten. Der Strömungskanal 27 ist ebenfalls mit unteren Austrittsöffnungen
38 ausgestattet, durch die aus der Hauptströmung abzuscheidende Stoffteilchen oder
Partikel austreten können. Statt der Austrittsöffnungen 37 kann ein ringförmiger
Austrittsspalt verwendet werden.
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Bei den beschriebenen und anderen möglichen AusfUhrungsformen der
Erfindung wird mit der umlaufenden Walze das Fliehkraftfeld in der Wirbelzone verstärkt
und damit das Herausbilden des Potentialwirbelcharakters gefördert. Die umlaufende
Walze' stützt und beschleunigt zugleich die Hauptstrdmung, so daß deren Antrieb
unterstützt oder gegebenenfalls ganz Ubernommen wird. Mit der regelbaren Drehzahl
wird die Abscheidewirkung in der Wirbelzone gesteuert und dem gewünschten Trenn-
bzw. Abscheidevorgang angepaßt.